Module: Anatomie et physiologie (2022-2023) Mlle Belal Introduction L'anatomie et la physiologie sont les disciplines complémentaires de la biologie, la science qui étudie les organes vivants. L'anatomie humaine étudie la structure du corps et les relations entre les structures du corps. La physiologie humaine s'intéresse au fonctionnement des différentes parties du corps. De manière générale, c'est la structure qui détermine la fonction. Elle s’intéresse au comportement physique et biochimique des organismes vivants et de leurs composants (organes, tissus, cellules et organites cellulaires). Introduction aux corps humains Les êtres humains, sont des organismes vivants. Comme pour tous les organismes vivants, les besoins physiques de base des êtres humains sont l'eau, pour assurer l'ensemble des processus métaboliques. La nourriture, pour fournir de l'énergie. Les matériaux de base pour construire la matière vivante. Des composés chimiques nécessaires aux réactions vitales : l'oxygène pour produire de l'énergie à partir des nutriments : la chaleur pour favoriser les réactions chimiques ; et la pression pour permettre la respiration. Les niveaux d’organisation du corps humain Les niveaux d'organisation du corps humain sont, du plus simple au plus complexe : chimique, cellulaire, tissulaire, organique, systémique et enfin le niveau de l'organisme. Chaque niveau représente l'association d'unités du niveau inférieur. Les niveaux chimique et cellulaire sont les niveaux de base. Figure : représente les niveaux d’organisation du corps humain. Module: Anatomie et physiologie (2022-2023) Mlle Belal Le niveau chimique Il est le premier niveau, le plus petit et concerne les atomes (Carbone, Hydrogène, Oxygène…). Reliés entre-eux, ceux-ci forment des molécules (comme la molécule d’ADN par exemple). Le niveau cellulaire Il est formé par l’accumulation des différentes molécules en organites (éléments fondamentaux de la cellule). Exemple : une cellule du myocarde. Le niveau tissulaire C’est une accumulation de cellules, entourée de matériaux qui donne aux tissus leur fonction. Quatre types de tissus existent : Le tissu épithélial, formé de cellules étroitement juxtaposées qui recouvre les surfaces du corps, tapisse la paroi interne des cavités, organes creux, des conduits… et forme les glandes. Le tissu conjonctif qui protège et soutient le corps et les organes, constitue les réserves d’énergie. Le tissu musculaire qui produit la force physique nécessaire aux mouvements des structures corporelles. Le tissu nerveux qui détecte les variations du milieu extérieur et intérieur, déclenche et transmets des influx nerveux. Le niveau systémique Il correspond au quatrième et avant-dernier niveau. Il est constitué d’organes qui interagissent entre-eux pour accomplir une fonction commune. Le système respiratoire Composants : Les poumons et les voies aériennes associées soit à l'intérieur des poumons (bronches, bronchioles, alvéoles pulmonaires), soit à l'extérieur des poumons (trachée artère, larynx, pharynx, bouche.) Module: Anatomie et physiologie (2022-2023) Mlle Belal Fonction : Fournit l'oxygène au sang qui le transporte jusqu'aux cellules et élimine les déchets de l'environnement cellulaire, aide à réguler l'équilibre acido-basique. Permet la production de vibrations vocales (phonation). Le système Figure : représente schéma graphique du système respiratoire digestif Composants : Un long tube appelé tractus gastro-intestinal auquel sont associées des glandes digestives comme les glandes salivaires, le foie et la vésicule biliaire, le pancréas. Fonction : Transforme physiquement par broyage puis chimiquement les aliments en nutriments assimilables par les cellules. Elimine les déchets solides. Figure : représente schéma graphique du système digestif. Module: Anatomie et physiologie (2022-2023) Mlle Belal La digestion chimique Les cellules pariétales sécrètent du HCL dans la lumière de l'estomac grâce à des pompes distinctes servant au transport actif pour le Cl- et pour le transport de H+ et de K+ dans des directions opposées, c'est-à-dire les antiports H+/K+. L’HCL contribue à défendre l'organisme. Le HCL dénature partiellement les protéines présentes dans la nourriture et stimule la sécrétion d'hormones qui favorise la sécrétion de bile et de suc pancréatique. Le système excréteur ou urinaire Composants : Les reins, les uretères, la vessie, l'urètre, ensemble d'organes qui produisent, stockent, et éliminent l'urine. Fonction : Régule le volume et la composition chimique du sang, élimine les déchets, régule l'équilibre volumique et électrolytique des compartiments liquidiens. L'équilibre électrolytique Il désigne généralement l'équilibre des ions inorganiques dans l'organisme et on va s'intéresser principalement à 4 d'entre eux : sodium, calcium, potassium, magnésium. Les apports en sels minéraux se font par l'eau et l'alimentation, alors que les pertes se font par le biais de la transpiration, la matière fécale et l'urine Figure : représente schéma graphique du système urinaire Module: Anatomie et physiologie (2022-2023) Mlle Belal Le système tégumentaire Composants : La peau et les structures qui en dérivent comme les cheveux et les poils, les ongles ainsi que les glandes sudoripares (sueur) et sébacées (sébum). Fonction : Contribue à la régulation de la température du corps, protège le corps, participe à l'élimination des déchets, contribue à la production de vitamine D et reçoit directement certains stimuli comme la température, la pression et la température Le système nerveux Composants : cerveau, moelle épinière, les nerfs Le Système Nerveux exerce un contrôle sur l'ensemble du corps qui se traduit par des actes volontaires ou involontaires, et des sensations qui sont conscientes ou inconscientes. Chez tous les vertébrés, on distingue le système nerveux central (encéphale et moelle épinière) du système nerveux périphérique (nerfs et ganglions nerveux). Le système nerveux est l’ensemble des structures qui assure la réception ; l’intégration ; la transformation et la transmission des informations provenant de l’environnement de l’organisme et de lui-même. Le système nerveux central : partie intégratrice constituée de la moelle épinière ; le tronc cérébral ; le cervelet et le cerveau. Le système nerveux périphérique : partie réceptrice et effectrice constituée des nerfs crâniens ; rachidiens et autonomes. Figure : représente schéma graphique du système nerveux. Module: Anatomie et physiologie (2022-2023) Mlle Belal Le système lymphatique transporte la lymphe en provenance des tissus jusqu'au courant sanguin, participe à la défense contre les infections et à l'absorption des graisses. Le système squelettique Composants : tous les os du corps et les cartilages qui leur sont associés, toutes les articulations. Fonction : Supporte et protège le corps, permet les mouvements du corps. Par ailleurs, dans la moëlle osseuse sont hébergées les cellules à l'origine des cellules sanguines. Enfin les os stockent des minéraux. Le système musculaire Composants de fibres douées de contraction permettant de produire un mouvement. Les muscles participent à diverses fonctions essentielles à la vie de l’organisme (respiration, digestion…) Figure : représente schéma graphique de types de tissus musculaire. Module: Anatomie et physiologie (2022-2023) Mlle Belal La contraction est la fonction essentielle des muscles striés squelettiques, responsables des mouvements du squelette tandis que Les muscles lisses sont présents dans la paroi de nombreux organes (tous les vaisseaux sanguins sauf les plus petits, intestins, utérus…) et enfin les muscles striés cardiaque responsable de la fonction de pompe du cœur et occupe la partie moyenne de la paroi cardiaque ou myocarde. Le Figure : représente schéma graphique de l’ensemble des systèmes qui contrôle le fonctionnement du corps humain. système endocrinien Composants : Toutes les glandes et les cellules produisant des hormones. Il existe de nombreuses glandes endocrines comme l'hypophyse, la glande thyroïde et le pancréas par exemple. Fonction : Régule par les hormones les différentes activités du corps. A noter que les hormones sont transportées par le sang et vont agir sur des cellules cibles souvent éloignées du point d'émission de ces hormones Module: Anatomie et physiologie (2022-2023) Mlle Belal Le niveau de l’organisme (le dernier niveau) Il s’agit de l’interaction de l’ensemble des différents systèmes. La théorie cellulaire En 1838 et à partir de leurs observations du matériel vivant que Matthias Jakob Schleiden et Theodor Schwann ont énoncer pour la première fois le terme de cellules vivantes. En 1855, Virchow, un médecin allemand, suggère que toute cellule provient d’une autre cellule. C’est le second axiome de la théorie cellulaire qui énonce le principe de la division cellulaire. Les autres axiomes de la théorie cellulaire sont les suivants : La cellule est une unité vivante et l’unité de base du vivant, c’est-à-dire qu’une cellule est une entité autonome capable de réaliser un certain nombre de fonctions nécessaires et suffi santés à sa vie. Il y a individualité cellulaire grâce à la membrane plasmique qui règle les échanges entre la cellule et son environnement. La cellule renferme sous forme d’ADN l’information nécessaire à son fonctionnement et à sa reproduction. L’ADN peut être sous forme libre(procaryotes) ou stocké dans une structure particulière : les chromosomes, réunis dans le noyau (eucaryotes). Ces cinq points peuvent être résumés comme suit : la cellule représente l’unité structurale et fonctionnelle commune à l’organisation de tous les êtres vivants. Figure : représente schéma évolution de la science au cours du temps Module: Anatomie et physiologie (2022-2023) Mlle Belal La cellule procaryote, moins complexe, est l'unité de structure de deux groupes microbiens : les eubactéries (y compris les cyanobactéries, anciennement appelées "algues bleues") et les archaebactéries. Figure : représente schéma graphique des cellules eucaryotique et cellules procaryotiques Les cellules eucaryotes composent les champignons, les animaux et les végétaux. Leur métabolisme est aérobie. Ce sont des unicellulaires (levures par exemple) ou des pluricellulaires (mammifère par exemple). Toutes les cellules eucaryotes comportent deux compartiments : Le noyau et le cytoplasme. Elles sont séparées du milieu extracellulaire par la membrane plasmique. Le noyau caractérise le règne eucaryote. Il est absent chez les cellules procaryotes. Morphologie de la cellule eucaryotique Le noyau Délimité par l’enveloppe nucléaire, percée de pores nucléaires qui permettent les échanges entre le noyau et le cytoplasme (échanges nucléocytoplasmiques). Le noyau contient l’ADN Module: Anatomie et physiologie (2022-2023) Mlle Belal (Acide Désoxyribonucléique), fragmenté en chromosomes et dans lequel est stockée l’information génétique. Figure : représente schéma graphique du noyau des cellules eucaryotique Le cytoplasme Le cytoplasme contient plusieurs types de constituant séparées sur le plan morphologique mais métaboliquement interactifs Le cytosol est une sorte de gel dans lequel baignent organites cellulaires, cytosquelette, ribosomes libres et plusieurs types d’inclusions non limitées par une membrane. La membrane plasmique Caractérisé par une structure fluide et dynamique qui séparant le milieu intérieur de la cellule du milieu extérieur. Composée d’une bicouche de phospholipides : assure la stabilité de la membrane par rapport aux deux milieux (intérieur et extérieur) La membrane plasmique contient un stérol (le cholestérol, qui a un rôle structural) et des protéines et/ou glycoprotéines sont insérées dans la bicouche et interviennent dans de nombreux processus (transport, récepteur, enzyme, adhérence, perméabilité…). Perméabilité membranaire. Il s’agit du passage de l’eau et des molécules dissoutes à travers la structure membranaire. Il y a 4 types fondamentaux de transport : - La simple diffusion à travers la bicouche lipidique. Module: Anatomie et physiologie (2022-2023) Mlle Belal -La diffusion à travers un canal aqueux. -Le transport facilité par un transporteur. -Le transport actif par une pompe. Morphologie de la cellule procaryotique Une cellule procaryote est défi nie par l’absence de noyau. On distingue les bactéries et les cyanobactéries. Toutes les bactéries sont entourées par une membrane plasmique. La membrane plasmique est recouverte le plus souvent d’une paroi cellulaire, d’épaisseur variable, qui donne sa forme à la bactérie et la rigidifie. Les bactéries n’ont pas de système endomembranaire (donc pas d’enveloppe nucléaire), pas de mitochondrie, ni de péroxysome et ne possèdent pas de cytosquelette. Les ribosomes sont visibles au microscope électronique dans le cytosol des bactéries. Leur génome se présente sous la forme d’un seul chromosome : le nucléoïde. C’est une molécule d’ADN bicaténaire et circulaire. Le chromosome bactérien est fixé à des invaginations de la membrane plasmique : les mésosomes. Composition chimique de la cellule Les êtres vivants sont composés de trois types de matières qu’on peut découvrir successivement lorsqu’un échantillon vivant est exposé à la chaleur : L’eau dans la cellule Le plus abondant dans les cellules vivantes et dépasse les 60 % de la matière vivante. Joue un rôle majeur comme solvant de beaucoup de substances cellulaires. C’est le milieu où se déroule la quasi-totalité des réactions biologiques. Il peut participer comme substrat (réactif) ou se libérer comme produit dans certaines réactions comme l’hydrolyse. Il contribue, par son interaction avec les molécules hydrophiles et/ou hydrophobes, à stabiliser beaucoup de structures cellulaires comme les membranes Les substances organiques Ce sont des molécules dont l’atome principal est le carbone et fabriquée par les êtres vivants. Il existe quatre types de molécules organiques : -Les glucides -Les lipides Module: Anatomie et physiologie (2022-2023) Mlle Belal -Les protéines -Les acides nucléiques Les glucides Les glucides comprennent le carbone, l’oxygène et l’hydrogène. Le nom des glucides se termine par ose, de formule brute générale Cn(H20)n , il existe plusieurs grandes variétés de Les sucres simples : monosaccharides ou oses -les oligosaccharides : de 2 à plusieurs unités de monosaccharides (exemple ; saccharose) -les polysaccharides de plusieurs milliers d'unités ou bien c’est une l’association d’un grand nombre de monosaccharides pour former des polymères (exemple ; amidon, cellulose) -les hétérosaccharides constitués de molécules de sucre liées à d'autres types de molécules (protéines, lipides par exemple) -Les dérivés des oses qui correspondent souvent à des sucres ayant subi des réactions chimiques (oxydations, réductions) sur une de leur fonction. Le rôle des glucides est : C’est une source d’énergie pour la cellule, entrent dans la composition des acides nucléiques Composent la paroi des cellules végétales et bactériennes, font partie de la membrane plasmique où ils jouent, le rôle dans l’adhérence et la reconnaissance cellulaires. Les lipides Les lipides sont des corps gras, c'est-à-dire des molécules hydrophobes ou amphipatiques (partie hydrophile et hydrophobe) Sont caractérisés par leur insolubilité dans l'eau et, au contraire, par leur solubilité dans les solvants organiques non polaires. Les acides gras Sont de longues chaînes carbonées à nombre pair de carbones et portant une fonction acide au niveau du carbone 1 (C1) Les acides gras peuvent réagir avec une molécule de glycérol peuvent former soit un triglycéride. L’association du glycérol avec deux acides gras et un groupement phosphate associé à un groupement hydrophile donne un lipide amphiphile : c’est un phospholipide. Le rôle des lipides sont multiples. On peut citer entre autres : Module: Anatomie et physiologie (2022-2023) Mlle Belal -Constitution de la bicouche lipidique des membranes. -Source importante d’énergie pour la cellule -Forme de réserves chez les végétaux (graines oléagineuses) et chez les animaux (tissus adipeux) -Constitution des hormones lipophiles. Les protéines Les protéines sont des chaînes d’acides aminés reliés entre eux par des liaisons peptidiques CO-NH. Un aminé acide est une molécule carbonée comprenant un groupe carboxyle (-COOH), un groupe amine (-NH2) et une chaîne latérale variable (-R) qui diffère entre les 20 acides aminés Figure : représente schéma graphique de la membrane plasmique cellulaire 3-Les sels minéraux Les sels minéraux sont les constituants qui restent (sous forme de cendres) après calcination des tissus organiques. Module: Anatomie et physiologie (2022-2023) Mlle Belal Chimiquement, ce sont des éléments ionisés chargés soit positivement (cations) ou négativement (anions). Les sels minéraux sont essentiels à l'organisme, notamment parce qu'ils : - Contrôlent l'équilibre hydrique (pression osmotique) - Règlent l'équilibre acide-base (pH) - Font partie de certaines structures (os, dents) - Entrent dans la composition des enzymes, des hormones - Catalysent de nombreuses réactions du métabolisme. Module: Anatomie et physiologie (2022-2023) Mlle Belal
